振动力学课程设计报告-(2)

振动力学课程设计报告振动力学课程设计报告 课设题目 电磁振动给料机的振动分析与隔振设课设题目 电磁振动给料机的振动分析与隔振设 计计 单单 位 位 专业专业 班级 班级 姓姓 名 名 指导教师 指导教师 一 前一 前 言言 1 课题目的或意义 课题目的或意义 通过对结构进行振动分析或参数设计 进一步巩固和加深振动力学课程中 的基本理论知识 初步掌握实际结构中对振动问题分析 计算的步骤和方法 培养和提高独立分析问题和运用所学理论知识解决实际问题的能力 2 课题背景 课题背景 1 结构 本设计中 料槽底板采用 16mm 厚钢板焊接而成 再用筋板加强 料 槽衬板采用 20mm 厚钢板 料槽材料全部采用镇静钢 能承受工作过程中由于 振动产生的交变载荷 焊缝不易开裂 2 工程应用前景 振动给料机用于把物料从贮料仓或其它贮料设备中均匀或 定量的供给到受料设备中 是实行流水作业自动化的必备设备分敞开型和封闭 型两种 本设计中电磁振动给料为双质体系统 结构简单 操作方便 不需润 化 耗电量小 可以均匀地调节给料量为了减小惯性力 在保证强度和刚度的 前提下 应尽可能减轻振动槽体的质量 从而使其在实际工程应用中会有非常 广泛的前景 二 振动 力学 模型建立二 振动 力学 模型建立 1 结构 系统 模型简介 结构 系统 模型简介 O1 O0 O2 123123 kkkccc 为隔振弹簧 为主振弹簧 分别为隔振和主振弹簧的阻尼 分别为尼龙连接板得等效刚度和阻尼 4 k 4 c 为偏心块质量 为给料槽体质量 激振器的振动质量 0 m 1 m 2 m 输送槽体 包括激振器 的质量 1500kg 即 R m 012R mmmm 槽内物料的结合质量 G m 在实际中系统为离散的 而建立模型后将质量进行集中从而该系统可视 为为连续系统 通过上网搜索资料以及书中知识总结并设计出如上所示电磁振 动给料机力学模型 其组成为料槽 电磁激振器 减振器 电源控制箱等组成 2 系统模型参数 系统模型参数 包括系统所必需的几何 质量 等效刚 激励激励等 O1 O0 O2 根据实际应用情况假设个几何参数为 外形尺寸 长 x 宽 x 高 4057 x 2100 x 1730mm 390mm 1140mm 650mm 1 l 2 l 3 l 质量参数 1500 18753375 RG mmmkg 0 587mKg 1 456mKg 2 457mKg 等效刚度 由公式得 24 0 55 1 79 e kK Nc k 875641N m 854213N m 2126284N m 458256 N m1 k 2 k 3 k 4 k 激振力矩阵 三 振动分析三 振动分析 1 振动方程建立 振动方程建立 由于系统做微抛物运动 因此系统有两个自由度 所以其振动微分方程如下 MXCXKXF 其中 2 模态定性分析 模态定性分析 并对固有频率 隔振模态和主振动模态进行理论分析 系统主振刚度可根据影响系数法得出 并可以确定主振刚度仅与减震弹簧有关 系统固有频率由公式 0 0 求出 所以系统的固有频率和对应的模态完全由系统的物理参数矩KM 阵K K和M M确定 为系统的固有特性 3 主振弹簧刚度 主振弹簧刚度 该给料机正常工作时与不工作是改变量只有 槽内物料的结合质量 G m 即料槽内是否有物料 而主振弹簧固有频率则与仅与减震弹簧有关 所以仍由 带 入数据即可得出 4 隔振弹簧刚度 隔振弹簧刚度 隔振弹簧刚度即有 2126284N m 458256 N m 同时选取固有频率为3 k 4 k 7 5Hz 5 固有频率 固有频率 选取质量质体 1 和质体 2 的质量 运用 Matlab 计算振动固有频率 质体 1 和质体 2 即 1500 R mkg 1875 G mkg 1 给料机自由振动的固有频率为 且为第一阶固有频率 为第二阶固有频率 1n 2n 1n 2n 由式 0 求得 139 8 168 5KM 1n 2n 再由 K M 可算出主振模态 2 0 i i KMA 1 1 150 12 2 0 0018 1 2 阻尼矩阵不允许忽略非对角元素 略去动力学方程的激励项 讨论有阻尼多自由系统的自 由振动 得到 1 0MXCXKX 此方程有以下特解 x e t 2 2 应用 MATLAB 软件求方程的通解 及固有频率 25 1tM ZCKZ Z P 0 6 模态定量分析 模态定量分析 1 从频率上来看 前 4 阶模态频率相互间间隔较小 外部激励的频率可能同 时与几阶频率接近 双质体给料机容易发生振动的叠加 2 双质体给料机的额定工作频率为 16 25Hz 与第五阶固有频率 19 153Hz 的 比值为 0 848 在 0 75 1 3 的范围之内 可以判定该双质体给料机在近共振 的状态下工作 这也与动力学参数计算中选取的主振系统的频率比 z0 0 85 相符 3 从前九阶振型来看 只有当固有频率为 10 062Hz 22 467Hz 时 给料槽体 和电机座才出现明显变形 尼龙板 主振弹簧和隔振弹簧的明显变形在各振型 中出现比较多 这是因为其刚度较小所致 四 减振设计四 减振设计 1 减振设计方案 减振设计方案 首先通过在给料机主振部件座加入隔振弹簧 尼龙垫等进行减震 再在料 槽上加隔振弹簧减震 弹簧 尼龙垫的刚度通过计算及实际需要给定 五 结五 结 论论 本次课程设计总结 收获或体会 通过查资料结合实际情况使我们了解到电磁振动给料机工作原理及工作原 理 两周的课程设计让我感到忙绿而充实 同时在做课程设计的过程中 我查 阅了很多的相关资料 这让我充分地复习并消化了振动力学的知识 拓宽了见 识也了解到振动在实际生活中有很